簕竹属10个竹种净光合速率和固碳释氧能力分析

万娟+王舒++罗睿++陈剑成++何天友++陈礼光++荣俊冬++郑郁善

摘要：在福建农林大学百竹园内选取簕竹属10个竹种：长枝竹、观音竹、花眉竹、马甲竹、木竹、牛儿竹、坭竹、霞山坭竹、信宜石竹、银丝竹作为研究对象进行净光合速率测定，通过计算对这10个竹种的固碳释氧能力进行定量化研究。结果表明，各竹种中整株固碳释氧能力以花眉竹为最优，适宜作为绿化植物竹种植于人口密度较大的地区。

关键词：竹种；净光合速率；固碳释氧

中图分类号： S795.901文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）08-0104-03

城市是人类进行各项生产活动的场所，汽车尾气、工厂废气等都会造成城市空气污染，空气中二氧化碳含量增加，温室效应增强，城市“热岛效应”越来越显著。城市绿地是城市生态系统的主体，它具有调节气候、固定二氧化碳、释放氧气等生态服务功能。竹子作为我国极具文化内涵和观赏价值的一种植物，一直深受国人喜爱，在改善生活环境的同时具有一定的社会效应[1-3]。目前针对竹类植物的研究主要集中在种质资源、分子生物、园林应用、竹制品及相关技术的提高等方面[4-9]。本研究以簕竹属植物为例，评价分析了竹类植物作为观赏植物，在其净化城市环境的过程中固碳释氧的生态效益，并为今后竹类植物在园林方面的应用提供借鉴。

1研究区概况

采样地为福建农林大学百竹园，地处福建省福州市境内。福州市位于我国东南沿海地区，地理坐标为北纬25°15′～26°39′，东经118°08′～120°31′，是典型的亚热带季风气候区，夏长冬短，无霜期达326 d。百竹园内植有不同竹种348种，环境洁净，光照充足，空气清新怡人，人为干扰较少，自然生态系统较为稳定。

2材料与方法

2.1研究材料

从福建农林大学百竹园中选出簕竹属的10个竹种：长枝竹（Bambusa dolichoclada）、观音竹（Bambusadea multiplex var. riviereorum）、花眉竹（Bambusa longispiculata）、马甲竹（Bambusa tulda）、木竹（Bambusa rutila）、牛儿竹（Bambusa prominens）、坭竹（Bambusa gibba）、霞山坭竹（Bambusa xiashanensis）、信宜石竹（Bambusa subtruncata）、银丝竹（Bambusa multiplex cv. silverstripe）作为试验材料，进行净光合速率、单叶面积等指标的测定。

2.2研究方法

2.2.1光合速率测定方法本研究采用LCI-001/C型便携式光合测定仪于2012年4—8月对福建农林大学百竹园中簕竹属的10个竹种进行单位叶面积光合速率测定。为避免其他气象因素的干扰，每月选取1周在晴朗无风的天气状况下从8：00—18：00每隔1 h进行1次测定，净光合速率的测定单位为μmol/（m2·s）。遇风雨天则暂停。每个竹种各选取5株标准竹，同一方向、同一位置功能无损的完好叶片进行活体测定。

2.2.2單叶面积的测定在2012年9月中旬对每个竹种的标准竹进行调查取样，每个竹种采集25张完整的健康叶片，将采集的叶片用MSD-971叶面积扫描仪进行扫描，取25张叶片叶面积的平均值作为这个竹种的单叶面积。

2.2.3叶面积指数LAI的计算为避免因绿量不同造成的差异，本研究将各被测竹种的占地面积规定为1 m2，根据绿量的计算公式[绿量=种植面积（m2）×叶面积指数]，可认为叶面积指数大小即代表了其绿量的大小[10]。叶面积指数表征了单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，表示叶片交错重叠的程度越大。本研究采用标准枝法[11]调查整株竹子的着叶量以计算其叶面积指数。

2.2.4单位叶面积固碳释氧量计算以光合速率为依据即可通过计算得出竹子的固碳量和释氧量，并对其固碳释氧效应进行评价[12]。

根据植物光合作用原理采用简单积分法，通过测得的光合速率值求得竹子当日的单位叶面积净同化量，公式为：

3结果与分析

3.1净光合速率分析

对这10个竹种进行光合作用测定时发现，中午光照充足时，全光下竹子的光合速率明显下降，光合进程都呈现双峰曲线，并伴随有“午休”现象，且所有竹种均表现出上午净光合速率高于下午的特性。测定的10个竹种日平均净光合速率均大于1.00 μmol/（m2·s），日平均净光合速率排名前3位的竹种分别为牛儿竹>马甲竹>霞山坭竹（表1）。

结合各竹种的单叶面积进行相关性分析（图1），可以看出，各竹种日平均净光合速率与单叶面积相关性不大。日平均净光合速率最大值（牛儿竹）4.88 μmol/（m2·s）是最小值（观音竹）1.83 μmol/（m2·s）的2.67倍，但单叶面积最大的却是信宜石竹，在被测竹种中净光合速率排名靠后，可见其净

光合速率的大小主要受其他因素的影响，例如光照强度、温度、矿物元素等。

3.2单位叶面积固碳释氧能力比较分析

通过测定各竹种净光合速率并结合公式计算，可以得到各竹种单位叶面积日固碳释氧量，并采用统计软件SPSS 19.0对其进行聚类分析（表2）。结果表明，被测的10个竹种虽然属于同一竹属，但固碳释氧能力差别较大，单位叶面积日固碳量最大值为7.730 g/（m2·d）（牛儿竹），最小值为 2.899 g/（m2·d）（观音竹），二者之间效应比值达2.67。聚类分析后10个竹种被分为3类：第1类竹种仅有观音竹，单位叶面积日吸收CO2<3.0 g/（m2·d），固碳释氧能力最差；第3类竹种有马甲竹和牛儿竹，单位叶面积日吸收 CO2>7.0 g/（m2·d），牛儿竹固碳释氧能力最强，马甲竹次之；第2类则包括了剩下的霞山坭竹等7个竹种，单位叶面积日吸收CO2量为3.0～7.0 g/（m2·d），固碳释氧能力居中，依次排列为霞山坭竹、长枝竹、花眉竹、坭竹、木竹、信宜石竹、银丝竹。

从图2可以看出，各竹种固碳释氧能力与日平均净光合速率呈正相关关系，光合速率越大，固碳释氧能力越强，特别是竹子的固碳能力，与净光合速率变化趋势基本一致。牛儿竹是光合速率最快的竹种，其固碳释氧能力也最强，分别为7730、5.622 g/（m2·d），净光合速率为 4.880 μmol/（m2·s）；观音竹是光合速率最慢的竹种，其固碳释氧能力最弱，分别是2.899、2.108 g/（m2·d），净光合速率为1.830 μmol/（m2·s）。由此可以推测各竹种的固碳释氧能力与其本身属性有一定关系。

同时，固碳释氧能力与单叶面积存在一定的相关性，各竹

种的固碳释氧量与单叶面积呈现出一定程度的正相关关系，即单叶面积越大其固碳释氧量越大（图3）。

3.3整株固碳释氧能力分析

为比较各竹种单株日固碳释氧能力的大小，采用统计软件SPSS 19.0对各竹种的叶面积指数进行聚类分析（表3）。结果表明，聚类分析后各竹种被分为3类：第1类仅有木竹，其叶面积指数最大，达57.44，远超其他竹种；第2类仅有银丝竹，叶面积指数为28.07；第3类包括剩下的长枝竹等8个竹种，叶面积指数为4.51～15.32。除观音竹与花眉竹外，其他各竹种排名与单位叶面积固碳释氧能力排名均有较大变动，例如，马甲竹的叶面积指数虽然只在被测竹种中排名第8，但其单位叶面积固碳量达 7.255 g/（m2·d），排名第2。

由表4可知，花眉竹是单株固碳释氧能力位居第1的竹种，单株日固碳量高达553.28 g/（m2·d），被归为第1类竹种。

采用统计软件SPSS 19.0对10个竹种的单株日固碳释氧能力进行聚类分析后，所有竹种被分为4类：第1类仅有花眉竹；第2类单株日固碳量为80.28～321.10 g/（m2·d），包括马甲竹、牛儿竹等7个竹种，这一类占被测竹种的大多数；第3类单株日固碳量为 69.90 g/（m2·d），仅为长枝竹；第4类单株日固碳量为2.35 g/（m2·d），仅为观音竹。

4结论与讨论

通过对簕竹属10个竹种固碳释氧能力的对比分析，结果表明：（1）10个竹种的竹子光合进程呈现双峰曲线，光合速率有“午休”现象，上午净光合速率最高点出现在9：30左右；下午净光合速率最高点出现在15：00左右，且上午净光合速率高于下午；（2）各竹种日平均净光合速率与单叶面积相关性不大，净光合速率最大的牛儿竹为4.88 μmol/（m2·s），是净光合速率最小的观音竹1.83 μmol/（m2·s）的2.67倍，但单叶面积最大的却是信宜石竹，在被测竹种中光合速率排名靠后，可见净光合速率的大小主要受其他因素的影响；（3）10个竹种虽然属于同一竹属，但固碳释氧能力差别较大，从单位叶面积固碳释氧能力来看，以牛儿竹为最优；但从单株固碳释氧能力来看，以花眉竹为最优；（4）虽然花眉竹的单位叶面积以及叶面积指数都只处于中等位置，但其冠幅远超其他竹种，这才是花眉竹单株固碳释氧能力位居第1的主要原因；（5）牛儿竹的固碳释氧能力不论从单位叶面积还是单株叶面积来看排名都比较靠前，各项指标都比较稳定。

空气是人类生存不可或缺的外部环境因素，如今人类活动频繁，煤、石油、天然气等消耗量激增，大气中CO2含量不断增加，而由此造成的城市热岛效应，会形成上空逆温层，加剧空气的污染[14]。李新宇等研究表明，当空气中CO2浓度达到0.05%时，人的呼吸会受到影响；当含量达到0.2%～06%时，更加危害人体健康[15]。李正才等相关研究表明，竹类具有相对较强的固定CO2、释放O2的能力[16-17]。所以，在学校、居民区等人口密度大的地方可以选择竹类作为园林植物，如花眉竹、牛儿竹等，既能满足人们对园林景观文化内涵与审美的需求，也能对提高空气中O2浓度降低CO2浓度起到一定的作用，有利于創造更为舒适的人居环境。

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